PENINGKATAN EFISIENSI ABSORPSI GAS H2S DAN CO2 MENGGUNAKAN ALKALINE WASH TOWER

Herman Mugiono Haloho, Prof. Ir. Muslikhin Hidayat, ST., MT., Ph.D., IPU. ; Maulana Gilar Nugraha, ST., M.Eng., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Industri serat viscose menghasilkan gas buangan yang mengandung CS?, H?S, dan CO? sebagai produk samping. Kandungan H?S dalam aliran gas dapat merusak karbon aktif yang digunakan untuk pemulihan CS?, sehingga diperlukan proses penghilangan H?S melalui absorpsi menggunakan larutan NaOH. Namun, keberadaan CO? bersaing dengan H?S dalam mengonsumsi NaOH, yang pada akhirnya mengurangi efisiensi absorpsi. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalkan efisiensi absorpsi H?S dengan mengkaji pengaruh strategi distribusi larutan kaustik pada sistem Alkaline Wash Tower (AWT) tiga-menara yang disusun seri. Penelitian dilakukan pada skala industri dengan laju alir gas sebesar 61.300 Nm³/jam, konsentrasi awal H?S 2.200–4.150 ppmv, dan konsentrasi CO? sebesar 13.000 ppmv. Lima percobaan dilakukan dengan strategi distribusi NaOH yang berbeda di antara ketiga menara, dioperasikan secara batch selama 180 menit. Komposisi cairan dianalisis menggunakan metode titrasi untuk menentukan konsentrasi NaOH, Na?S, NaHS, dan Na?CO?.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa strategi pemberian umpan tiga titik (Eksperimen 5) dengan distribusi NaOH sebesar 400 kg (25%) di AWT 1, 800 kg (50%) di AWT 2, dan 400 kg (25%) di AWT 3 memberikan kinerja optimal. Konfigurasi ini meningkatkan konsumsi NaOH untuk H?S dari 52,78% (baseline) menjadi 63,73%, sekaligus mengurangi konsumsi CO? dari 47,22% menjadi 36,27%. Selektivitas sistem terhadap H?S dibanding CO? meningkat dari 8,61 menjadi 12,88. Konsentrasi awal H?S yang lebih tinggi (4.150 ppm) menurunkan efisiensi absorpsi di AWT 1 dari 45,50% menjadi 24,72%, tetapi meningkatkan kontribusi dari AWT 2 dan AWT 3. Secara keseluruhan, efisiensi sistem tetap tinggi (98,44–99,13%) pada semua variasi percobaan. Penelitian ini menunjukkan bahwa strategi distribusi kaustik yang tepat dapat secara signifikan meningkatkan selektivitas absorpsi H?S sekaligus meminimalkan reaksi CO? yang tidak diinginkan, sehingga memberikan wawasan penting untuk optimalisasi pengolahan gas di industri.

The viscose fiber industry generates exhaust gases containing CS?, H?S, and CO? as by-products. The presence of H?S in the gas stream can damage the activated carbon used for CS? recovery, making it necessary to remove H?S through absorption using NaOH solution. However, the presence of CO? competes with H?S for NaOH consumption, ultimately reducing the absorption efficiency. This study aimed to optimize H?S absorption efficiency by investigating the effect of caustic solution distribution strategies in a three-tower series Alkaline Wash Tower (AWT) system. The research was conducted on an industrial scale with a gas flow rate of 61,300 Nm³/h, an initial H?S concentration of 2,200–4,150 ppmv, and a CO? concentration of 13,000 ppmv. Five experiments were carried out, each employing different NaOH distribution strategies across the three towers, operated in batch mode for 180 minutes. The liquid composition was analyzed using titration methods to determine the concentrations of NaOH, Na?S, NaHS, and Na?CO?.

The results showed that the three-point feeding strategy (Experiment 5), distributing NaOH at 400 kg (25%) in AWT 1, 800 kg (50%) in AWT 2, and 400 kg (25%) in AWT 3, delivered optimal performance. This configuration increased NaOH consumption for H?S from 52.78% (baseline) to 63.73%, while reducing CO? consumption from 47.22% to 36.27%. The system’s selectivity for H?S over CO? improved from 8.61 to 12.88. Higher initial H?S concentrations (4,150 ppm) reduced the absorption efficiency in AWT 1 from 45.50% to 24.72%, while increasing the contribution of AWT 2 and AWT 3. Overall system efficiency remained high (98.44–99.13%) across all experimental variations. This study demonstrates that a well-designed caustic distribution strategy can significantly enhance H?S absorption selectivity while minimizing undesired CO? reactions, offering valuable insights for optimizing industrial gas treatment processes.

Kata Kunci : H?S absorption, CO?, Alkaline Wash Tower, caustic distribution, selectivity, viscose industry